analisis kemampuan resin penukar ion pada sistem...

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor Nuklir PRSG Tahun 2012

ISBN 978-979-17109-7-8

21

ANALISIS KEMAMPUAN RESIN PENUKAR ION

PADA SISTEM AIR BEBAS MINERAL (GCA 01) RSG-GAS.

Diyah Erlina Lestari, Setyo Budi Utomo, Harsono

ABSTRAK

ANALISIS KEMAMPUAN RESIN PENUKAR ION PADA SISTEM AIR BEBAS MINERAL (GCA

01) RSG-GAS.Sistem Air Bebas Mineral (GCA01) merupakan sistem yang berfungsi untuk mengolah air

baku menjadi air bebas mineral yang menggunakan unit resin penukar ion yang terdiri dari kolom resin

penukar kation, kolom resin penukar anion, dan kolom mixbed resin. Setelah beberapa waktu tertentu resin

penukar ion akan jenuh sehingga perlu dilakukan regenerasi terhadap resin penukar ion. Sistem Air Bebas

Mineral (GCA 01) RSG-GAS dioperasikan tidak kontinyu dan sebagai indikasi kapan dilakukannya

regenerasi resin penukar ion pada Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01) RSG-GAS adalah apabila

konduktivitas air keluaran kolom resin penukar anion menunjukan ≥5µS/cm. Telah dilakukan analisis

kemampuan resin penukar ion pada sistem air bebas mineral(GCA 01) jalur I. Analisis dilakukan dengan

jalan membandingkan waktu yang diperlukan dalam satu siklus pengoperasian sistem dari regenerasi ke

regenerasi selanjutnya selama kurun waktu tahun 2011 dan 2012 . Dari hasil analisis menunjukan bahwa

waktu dalam satu siklus regenerasi bervariasi . Hal ini menunjukan bahwa kemampuan resin penukar ion

pada sistem air bebas mineral(GCA 01) bervariasi tergantung pada kualitas air baku dan keberhasilan saat

dilakukan regenerasi terhadap resin penukar ion.

Kata kunci; kemampuan resin ,sistem air bebas mineral

ABSTRACT

ANALYSIS OF ION-EXCHANGE RESIN CAPABILITY OF THE RSG-GAS DEMINERALIZED

WATER SYSTEM (GCA01). The Demineralized water system (GCA01) is a system which is function to

process raw water to be demineralized water using ion exchange resin unit consisting of a column of cation

exchange resins, anion exchange resin column and the column resin mixbed. After certain time,the ion

exchange resins to be saturated so that is needed regeneration. The RSG-GAS demineralized water system

(GCA01) not operated continuously and indication of when does an ion exchange resin regeneration on The

RSG-GAS demineralized water system (GCA01) is the water conductivity from anion exchange resin column

output indicates ≥ 5μS/cm. Analysis of capabilitty of the ion exchange resin demineralized water system

(GCA01) line I has been performed. The analysis was done by comparing the time required in the system

operating cycle of regeneration to the next regeneration during the period 2011 and 2012. From the results

of the analysis showed the cycle regeneration time is varies. This shows that ion exchange resin capability of

the RSG-GAS demineralized water system (GCA01)is varies depending on the raw water quality and success

of the regeneration ion exchange resin.

Key words: capability resin, demineralized water system

PENDAHULUAN

Resin penukar ion pada Sistem Air Bebas

Mineral (GCA 01) RSG-GAS merupakan media

yang digunakan dalam proses untuk menghasilkan

air bebas mineral. Resin penukar ion ini berfungsi

untuk mengambil ion pengotor air baku yang tidak

dikehendaki dengan cara reaksi pertukaran ion yang

mempunyai tanda muatan sama antara air sebagai

bahan baku dengan resin penukar ion yang

dilaluinya, dimana kation resin akan mengambil

kation pengotor air dan anion resin akan mengambil

anion pengotor air. Pertukaran ini terjadi dalam

kolom/tangki resin penukar ion, di mana air baku

dialirkan melewati resin penukar ion yang berada

dalam tangki/kolom.

Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01) RSG-

GAS menggunakan unit resin penukar ion yang

terdiri dari tangki (kolom) resin penukar kation,

tangki (kolom) resin penukar anion dan tangki

(kolom) mixbed resin. Di dalam proses pembuatan

air bebas mineral pada sistem Air Bebas Mineral di

RSG-GAS, air baku dialirkan melewati resin

penukar ion yang berada dalam tangki/kolom resin

yang terdiri dari tangki (kolom) resin penukar

kation, tangki (kolom) resin penukar anion dan

tangki (kolom) mixbed resin.

Kemampuan resin penukar ion dalam

mengambil ion pengotor dalam air baku memiliki

keterbatasan, sehingga setelah beberapa waktu

tertentu resin penukar ion tidak mampu lagi

mengambil ion pengotor dalam air baku. Dalam

Analisis Kemampuan Resin...(Dyah EL, dkk)

22

keadaan dimana resin penukar kation dan resin

penukar anion tidak mampu lagi mengambil

pengotor dalam air maka resin penukar ion

dikatakan jenuh, sehingga perlu dilakukan

regenerasi guna pengaktifan kembali gugus

fungsional resin penukar ion yang berfungsi untuk

mengambil atau mengikat ion-ion pengotor yang

berada dalam air baku. Dengan dilakukannya

regenerasi pada resin penukar ion diharapkan akan

mengembalikan kemampuan resin penukar ion

dalam mengambil pengotor dalam air baku sehingga

kualitas air yang dihasilkan oleh sistem air bebas

mineral sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan.

Pengoperasian Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01)

RSG-GAS dilakukan untuk menjaga ketersediaan air

bebas mineral pada tangki tampung agar selalu

berada dalam keadaan penuh 100% dan pe-

ngoperasiannya tidak terus menerus.Sebagai indikasi

kapan dilakukannya regenerasi resin penukar ion

pada Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01) RSG-

GAS adalah apabila konduktivitas air keluaran

kolom resin penukar anion menunjukan ≥5µS/cm.

Kapasitas pertukaran ion dari suatu resin

bergantung pada jumlah total gugus-gugus aktif ion

persatuan bobot bahan dan semakin banyak jumlah

ion-ion itu, maka kapasitasnya semakin besar.Dalam

tulisan ini akan dianalisis kemampuan resin penukar

ion dengan jalan membandingkan waktu yang

diperlukan dalam satu siklus pengoperasian sistem

air bebas mineral dari regenerasi ke regenerasi

selanjutnya dari beberapa siklus regenerasi yang

dilakukan selama tahun 2011 dan 2012 , dengan

harapan dapat memberi gambaran waktu satu siklus

regenerasi sehingga dapat memperkirakan regerasi

berikutnya.

TEORI

Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01)(1)

merupakan salah satu sistem bantu di RSG-GAS

yang mempunyai fungsi untuk mengolah air baku

menjadi air bebas mineral yang selanjutnya air bebas

mineral digunakan sebagai pemasok air pendingin

kolam reaktor RSG-GAS. Sistem air bebas mineral

GCA 01 terdiri dari dua jalur proses pengolahan

yang masing-masing jalur terdiri dari kolom sand

filter, kolom resin penukar kation, kolom resin

penukar anion dan kolom resin mix bed. Dimana

pola pengoperasian adalah satu jalur beroperasi dan

jalur yang lain stand by (siap operasi atau

regenerasi) atau satu jalur beroperasi dan jalur yang

lain dilakukan regenerasi.

Air baku sebagai air umpan pada pembuatan

air bebas mineral diambil dari air pengolahan PAM

PUSPIPTEK yang ditampung dalam kolam air baku

(Raw Water). Air baku ini dipompakan kedalam

Sistem Air Bebas Mineral (GCA 01) menggunakan

pompa benam GCA01 AP 01/02 dengan kecepatan

alir 5m3/jam melewati kolom sand filter dengan arah

aliran air dari atas menuju bagian bawah kolom. Air

keluaran dari kolom sand filter kemudian dialirkan

melewati kolom resin penukar kation GCA01

BT01dan kolom resin penukar anion GCA01

BT02dengan arah aliran dari bawah ke atas,

tujuannya adalah untuk menambah waktu kontak

resin penukar ion dengan air umpan. Selanjutnya air

keluaran dari kolom resin penukar anion dialirkan

melewati kolom resin mix bed GCA01 BT07 dengan

arah aliran dari atas ke bawah. Air bebas mineral

dari produk pengolahan sistem ditampung dalam

tangki penampung air bebas mineral GCA01 BB04

dengan kapasitas tampung 10 m3.

Untuk menjaga kualitas air bebas mineral

sesuai dengan rancangan tersebut maka pada sistem

air bebas mineral dilengkapi dengan alat pemantau

konduktifitas pada sisi keluaran kolom resin penukar

anion dan pada sisi keluaran kolom resin mix bed.

Gambar diagram alir tahapan proses pembuatan air

bebas mineral RSG-GAS dapat dilihat pada gambar

1


ISBN 978-979-17109-7-8

23

AP 01

off on

Kolam air baku BB 03 BB 04

BT

08

BT

09

BT 01 BT 03BT 06 BT 07

AP 02

CP

01

CP

02

CF 01CF 02

CQ 01 CQ 02

CQ 03 CQ 04

CQ 05

AA 15 AA 16

AA 17 AA 26

AA

51

AA

52

AA

53

AA

54

AA 80

AA 81

CQ 06

AP 18

off on

AA 141

onoff

To side drainage

opr regopr reg

regopr regopr

opcl

cl opcl op

cl op cl op

cl opcl op

cl op opcl

opcl

opcl

KATION MIXED-BEDANION

BT 02

opr reg

BT 04

opr reg

AA 39 AA 46

AA 49

AA 50

Keterangan warna

Jalur operasi normal

Jalur perubahan moda pengoperasian

Jalur pengoperasian sirkulasi balik

Gambar1: diagram alir tahapan proses pembuartan air bebas mineral RSG-GAS

RESIN PENUKAR ION

(2,3,4,5)

Resin penukar ion adalah suatu matriks

yang tidak dapat larut ,berupa butiran yang

memiliki diameter ± 1-2 mm. Resin tersebut pada

umumnya terbuat dari suatu substratpolimer

organik.

Kebanyakan resin penukar ion terbuat

dari polisytrene yang memiliki ikatan

crosslinker pada umumnya dicapai dengan menam-

bahkan suatu proporsi kecil divinyl benzene

kedalam styrene. Non-crosslinker polimer juga

digunakan hanya saja jarang dipakai karena

kecenderungan polimer tersebut untuk mengubah

demensi pada ikatan ion. Banyak sedikitnya ikatan

crosslinked tergantung pana kapasitas resin dan

memperpanjang waktunya dapat dicapai

kesetimbangan ion dalam larutan dan resin,sehingga

secara umum resin penukar ion didefinisikan

sebagai senyawa hidrokarbon terpolimerisasi

sampai tingkat yang tinggi yang mengandung

ikatan-ikatan hubung silang (cross-linking) serta

gugusan yang mengandung ion-ion yang dapat

dipertukarkan. Berdasarkan gugus fungsionalnya,

resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu: resin

penukar kation dan resin penukar anion. Resin

penukar kation, mengandung kation yang dapat

dipertukarkan. sedang resin penukar anion ,

mengandung anion yang dapat yang dapat

dipertukarkan.

Pada umumnya senyawa yang digunakan untuk

kerangka dasar resin penukar ion asam kuat dan basa

kuat adalah senyawa polimer stiren divinilbenzena.

Ikatan kimia pada polimer ini amat kuat sehingga

tidak mudah larut dalam keasaman dan sifat basa

yang tinggi dan tetap stabil pada suhu diatas 150oC.

Polimer ini dibuat dengan mereaksikan stiren

dengan divinilbenzena, setelah terbentuk kerangka

resin penukar ion maka akan digunakan untuk

menempelnya gugus ion yang akan dipertukarkan.

Resin penukar kation dibuat dengan cara

mereaksikan senyawa dasar tersebut dengan gugus

ion yang dapat menghasilkan (melepaskan) ion

positif. Gugus ion yang biasa dipakai pada resin

penukar kation asam kuat adalah gugus sulfonat dan

cara pembuatannya dengan sulfonasi polimer

polistyren divinilbenzena (matrik resin).

Resin penukar ion yang direaksikan dengan gugus

ion yang dapat melepaskan ion negatif diperoleh

resin penukar anion. Resin penukar anion dibuat

dengan matrik yang sama dengan resin penukar

kation tetapi gugus ion yang dimasukkan harus bisa

melepas ion negatif, misalnya –N (CH3)3+ atau

gugus lain atau dengan kata lain setelah terbentuk

kopolimer styren divinilbenzena (DVB), maka

diaminasi kemudian diklorometilasikan untuk

memperoleh resin penukar anion.

Secara umum struktur resin penukar ion adalah sbb


24

Kation Resin Anion resin

Salah satu kegunaan resin penukar ion dalam

proses kimia adalah dalam proses Demineralisasi

Air. Demineralisasi Air merupakan proses

menghilangkan mineral dalam air melalui proses

pertukaran ion dengan menggunakan media resin

penukar kation dan resin penukar anion sehingga

dihasilkan air yang mempunyai kemurnian tinggi.

Pada proses demineralisasi air, resin penukar kation

akan menukar atau mengambil ion-ion bermuatan

positif( kation ) dari unsur-unsur yang berada

didalam air baku, sedangkan resin penukar anion

akan menukar atau mengambil ion-ion bermuatan

negative (anion)

Mekanisme reaksi pertukaran ion yang terjadi pada

kolom resin penukar kation adalah sebagai berikut.

R-H+ + K

+ K

+ + H

+ ……….…………(1)

Sedangkan mekanisme reaksi pertukaran ion yang

terjadi pada kolom resin penukar anion adalah

sebagai berikut

R-OH- + A

- R-A

- + OH

- …………….…(2)

Dimana;

R : resin penukar ion

H+

: kation dari resin penukar ion

OH-

: anion dari resin penukar ion

K+

: kation dari suatu larutan

A- : anion dari suatu larutan

Pertukaran ion pada proses Dimeneralisasi Air

bersifat reversible dan stiometrik.

Pada saat resin penukar ion bekerja mengambil ion

pengotor maka reaksi akan bergeser ke kanan dan

saat dilakukan regenerasi maka reaksi di geser ke

kiri.

KAPASITAS RESIN PENUKAR ION

Kapasitas amat penting untuk mengetahui

jumlah ion pengotor dalam air baku yang dapat

diambil atau dipertukarkan. Resin penukar ion

mempunyai kapasitas yang terbatas dalam

kemampuan menukar ion yang disebut kapasitas

tukar ion. Kapasitas resin penukar ion adalah

bilangan yang menyatakan jumlah banyaknya ion

yang dapat dipertukarkan untuk setiap 1 (satu) gram

resin atau tiap milliliter. Kapasitas juga dinyatakan

sebagai miliekuivalen per milliliter (meq/mL), yang

sama dengan normal; miliekuivalen pergram kering

(meq/g) dan kilograins per kaki kubik (kgr/ft3)(6).

Dalam sejarah awal pelunakan air menggunakan

zeolit, hal ini bisa untuk mengekpresikan kesadahan

air dalam butir per gallon (gr/gal). Sedangkan gr/gal

= 17.1 mg/L.

Karena penggunaanya umum , maka kapasitas zeolit

dinyatakan dalam kilogram kapasitas tukar per feet

kubik zeolit.Faktor konversi normalitas resin

menjadi kilogram per feet( k g r / f t 3 ) a d a l a h

s e k i t a r 2 2 , s e h i n g g a s e b u a h p e r n u k a r

k a t i o n d e n g a n k a p a s i t a s 2 , 0 m e q / m L m

e m i l i k i kapasitas pertukaran sekitar 44 kgr/ft3.(6)

Pada proses demineralisasi air, Penentuan

kapasitas resin dilakukan dengan dua pendekatan(7)

yaitu(1) Pendekatan Volume Produk (waktu);

dan (2) Pendekatan Volume

Rumus umum yang digunakan untuk mernghitung

kapasitas resin adalah sbb :

..........................................(3)

…….…………………… (4)

………..………………………………(5)


ISBN 978-979-17109-7-8

25

…….……………………(6)

Dimana :

VR = Volume Resin (liter)

Q = Debit (m3/jam)

T = Lamanya waktu (jam)

TDSfeed = Jumlah Total Kation atau Anion air baku

(mg/l CaCO3)

TEC = Kapasitas Resin Penukar Ion (kgr/ft3)

(40 kgr/ft3 untuk Cation dan 21.9 kgr/ft

3

untuk Anion)

η = efisiensi resin (80 – 90 %)

VP = Volume Produk (m3)

35,34 = faktor konversi ft3/M3

15,45 = faktor konversi kgr/M3

Pendekatan Volume Produk (waktu)

Dalam penentuan kapasitas resin dengan pendekatan

volume produk yang harus ditentukan terlebih

dahulu adalah debit atau laju aliran (Q) dan

volume lamanya siklus regenerasi dalam jam (t).

Setelah didapatkan debit dan waktu, maka akan

diketahui jumlah resin yang diperlukan (dalam liter)

berdasarkan jumlah kandungan ion (impurity) yang

terkandung dalam air baku yang dapat diketahui dari

hasil analisis ion air baku dan kapasitas penukar ion

(total exchange capacity) resin yang digunakan.

Kapasitas penukar ion resin ini diketahui dari

produsen pembuatnya. Angka kapasitas resin

menunjukkan kemampuan resin penukar ion untuk

menukar ion yang diinginkan dengan gugus aktif

resinnya. Semakin tinggi kemampuannya, semakin

banyak ion yang dapat ditukar dan semakin lama

waktu regenerasinya. Saat ini resin penukar ion di

pasaran rata-rata mempunyai kemampuan penukaran

ion 1.9 eq/l (± 39 kgr/ft3) untuk Cation H+form dan

1.0 eq/l (± 21.9 kgr/ft3) untuk Anion OH-form.

Sedangkan untuk softener 2.0 eq/l (± 41kgr/ft3)

untuk Cation Na+form dan 1.2 eq/l (± 26.2 kgr/ft3)

untuk Anion Cl-form).

Pendekatan ini lebih bersifat individu yang berarti

konsumen dapat menentukan sendiri jumlah

produk yang ingin didapatkan dalam satu siklus

regenerasi.

Pendekatan Volume Resin

Penentuan kapasitas resin dengan pendekatan

volume resin berarti jumlah resin yang digunakan

ditentukan terlebih dahulu kemudian jumlah produk

atau lamanya waktu siklus regenerasi akan

diketahui. Hal ini berlaku apabila konsumen

menginginkan produk jadi (pasaran) yang telah

difabrikasi di pabrik pembuatnya. Dalam hal ini,

manufaktur tidak menghitung jumlah impurity yang

terdapat dalam air baku melainkan berdasarkan

tetapan baku yang sudah ditetapkan oleh pembuat

sehingga performanya bervariasi tergantung dari

kualitas air baku. Semakin baik air bakunya,

performanya semakin baik dan siklus regenerasinya

pun semakin lama.

METODE ANALISIS

1. Selama pengoperasian sistem air bebas mineral,

dilakukan pengukuran konduktivitas dan pH air

keluaran kolom resin penukar kation,anion dan

kolom resin mix bed Terutama pengukurann

konduktivitas air keluaran kolom resin penukar

anion yang digunakan sebagai acuan kapan

perlunya dilakukan regenerasi resin penukar ion.

Dan pengukurann konduktivtas air keluaran

kolom resin mix bed sebagai indikasi kualitas air

produk.

2. Setiap pengoperasian sistem air bebas mineral,

dilakukan pencatatan waktu dimulainya dan

berakhirnya pengoperasian sistem air bebas

mineral.

3. Menghitung waktu lamanya pengoperasian

sistem air bebas mineral dari awal pengoperasian

setelah dilakukan regenerasi sampai resin perlu

dilakukan regenerasi berikutnya.( waktu dalam

satu siklus regenerasi)

4. Membandingkan lamanya pengoperasian sistem

air bebas mineral dalam satu siklus pe-

ngoperasian dari regenerasi ke regenerasi

selanjutnya (dalam satu siklus regenerasi) dari

beberapa siklus regenerasi yang dilakukan

selama tahun 2011 dan 2012 .

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada proses pembuatan air bebas mineral , air

baku dari kolam air baku (raw water) dipompakan

melewati saringan pasir, saringan mekanik

kemudian dilewatkan dalam kolom resin penukar

kation, kolom resin penukar anion, kolom resin mix-

bed. Secara keseluruhan hasil pengukuran kualitas

air pada tahapan proses pembuatan air bebas mineral

beserta lama produksinya( lama pengoperasian

sistem ) ditampilkan pada Tabel 1,2,3,4 dan 5 serta

grafiknya diberikan pada Gambar 5 dan 6.


26

Tabel 1 : Data hasil pengukuran pH dan konduktivitas air pada tahapan proses pembuatan air bebas mineral

beserta lama produksi untuk siklus regenerasi I(8)

Tanggal konduktivitas PH

lama produksi RW kation anion mix RW kation anion mix

11-Mar-11 177,2 374 0,4 0,1 6,9 3,1 7,8 6,8 1 jam 20 mnt

18-Mar-11 164,1 363 0,4 0,1 6,8 3,1 7,8 6,8 1 jam 35 mnt

23-Mar-11 144,7 361 0,4 0,1 6,5 3,2 77 6,6 1 jam 5 mnt

06-Apr-11 340 0,4 0,1 3,1 7,4 6,8 1 jam 30 mnt

08-Apr-11 316 0,6 0,1 3,1 7,9 6,9 1 jam 20 mnt

12-Apr-11 149,9 373 0,3 0,1 6,6 3 6,9 6,8 1 jam

14-Apr-11 0,6 0,1 6,7 2 jam

21-Apr-11 178,7 279 0,6 0,1 7,2 3,1 7,1 5,9 55 mnt

27-Apr-11 431 0,6 0,1 3,2 7,3 6,4 45 mnt

29-Apr-11 272 1,2 0,1 3,2 7,4 6,5 40 mnt

12-Mei-11 284 1,1 0,1 3,3 7,8 6,8 20 mnt

13-Mei-11 281 1,1 0,1 3,3 8 6,8 1 jam 50 mnt

18-Mei-11 120,7 294 1,1 0,1 7,2 3,5 7,2 6,8 1 jam 5 mnt

25-Mei-11 116,5 297 1,2 0,1 6,7 3,6 7,4 6,5 40 mnt

01-Jun-11 119,6 291 1 0,1 7 3,5 7,2 6,5 1 jam 40 mnt

06-Jun-11 119,4 285 2,6 0,1 6,8 3,5 6,6 6,5 1 jam 40 mnt

15-Jun-11 115,5 245 2,5 0,1 6,6 3,6 6,5 6,7 40 mnt

17-Jun-11 285 3 0,1 3,5 6,5 6,8 1 jam

Lama pengoperasian sistem untuk siklus regenerasi I 19 jam

Tabel 2 : Data hasil pengukuran pH dan konduktivitas air pada tahapan proses pembuatan air bebas mineral

beserta lama produksi untuk siklus regenerasi II(8)

Tanggal

konduktivitas PH lama

pengoperasian RW kation anion mix RW kation anion mix

16-Agust-11 186,8 415 0,3 0,12 7 3,1 7,1 6,5 1 jam 40 mnt

24-Agust-11 410 0,4 0,1 3,1 6,9 6,9 55 mnt

14-Sep-11 576 0,2 0,1 3,4 6,9 7 1 jam 45 mnt

16-Sep-11 576 0,7 0,1 3,2 7,2 7 1 jam 20 mnt

21-Sep-11 179,8 429 0,6 0,1 7,3 3,5 6,6 6,6 40 mnt

23-Sep-11 440 1 0,11 3,3 7 6,8 1 jam 5 mnt

30-Sep-11 196,8 407 1,3 0,1 7,4 3,4 7,4 7,2 45 mnt

04-Okt-11 446 1 0,1 3,3 7,6 7,2 1 jam 15 mnt

05-Okt-11 446 1,6 0,1 3,3 6,9 7 1 jam 15 mnt

06-Okt-11 452 1,7 0,1 3,3 7,6 7,2 1 jam 5 mnt

14-Okt-11 460 2 0,1 3,3 6,7 7,2 40 mnt

18-Okt-11 193,1 435 3 0,1 6,8 3,2 6,8 7,2 55 mnt

24-Okt-11 454 3,4 0,1 3,3 7 6,8 52 mnt

02-Nop-11 305 5,2 0,1 3,3 6 6,8 35 mnt

Lama pengoperasian sistem untuk siklus regenerasi II 14 jam 47

mnt


ISBN 978-979-17109-7-8

27

Tabel 3: Data hasil pengukuran pH dan konduktivitas air pada tahapan proses pembuatan air bebas mineral

beserta lama produksi untuk siklus regenerasi III(8)

tanggal konduktivitas PH lama


22-Des-11 190,6 374 0,5 0,21 8,8 2,7 6,3 5,2 1 jam 5 mnt

28-Des-11 184,2 374 0,5 0,14 8,4 2,7 6,1 5,8 47mnt

02-Jan-12 273 0,4 0,1 3,1 6,5 6,8 35 mnt

06-Jan-12 185,3 370 0,2 0,19 7,5 3,1 5,9 5,7 47 mnt

11-Jan-12 162,3 315 0,8 0,23 7,4 3,4 6,1 5,5 25 mnt

12-Jan-12 313 0,3 0,11 3,2 6,3 6,5 45 mnt

16-Jan-12 286 0,6 0,3 3 6,7 5,4 16 mnt

18-Jan-12 186,2 286 0,9 0,18 7,9 3,1 7,1 5,8 1jam 2 mnt

20-Jan-12 294 2 0,12 3 7,3 5,8 31 menit

25-Jan-12 165,1 344 2,7 0,16 8 3 7,5 5,5 20 mnt

27-Jan-12 336 2,1 0,14 3,1 7 5,9 15 mnt

01-Feb-12 144,8 319 2,4 0,14 7,4 3,3 7,7 6,2 40 mnt

07-Feb-12 336 3,5 0,12 3,3 7,9 6,7 1 jam 10 mnt

08-Feb-12 329 3,7 0,11 3,4 8,5 6,7 55 mnt

10-Feb-12 334 4,1 4,13 3 8,5 6,7 55mnt

13-Feb-12 101 291 4,1 0,14 6,9 3,1 6,6 6,8 55 mnt

Lama pengoperasian sistem untuk siklus regenerasi III 11 jam 23 mnt


beserta lama produksi untuk siklus regenerasi IV(8)

Tanggal konduktivitas PH lama


02-Apr-12 357 0.2 0,1 3,1 6,7 6,8 1 jam 15 mnt

03-Apr-12 162,8 361 0.4 0,1 6,4 3 6,1 5.8/6.6 20 mnt

04-Apr-12 55 mnt

05-Apr-12 155,3 0,18 1 jam 30 mnt

09-Apr-12 145,1 319 0.2 0,1 6,7 40 mnt

12-Apr-12 299 0.4 0,13 6,7 1 jam 15 mnt

13-Apr-12 30 mnt

20-Apr-12 142,6 1 jam 20 mnt

26-Apr-12 294 1,6 0,16 6,7 1 jam

27-Apr-12 20 mnt

04-Mei-12 460 267 0,18 6,7 25 mnt

07-Mei-12 309 5,2 0,11 3,4 7,7 6,6 1 jam

10-Mei-12 310 3,1 0,12 3,1 7,7 6.5/6.7 1 jam 15 mnt

15-Mei-12 152,5 313 3,7 0,12 6,9 3,7 7,2 6,6 1 jam

Lama pengoperasian sistem untuk siklus regenerasi IV 12 jam 45

mnt


28


beserta lama produksi untuk siklus regenerasi V(8)

Tanggal konduktivitas PH lama


06-Jul-12 184,8 485 0,4 0,12 6,8 3,2 6,5 5,8 35 menit

11-Jul-12 189,2 410 0.3 0,12 7,7 3,3 6,7 6 45 menit

12-Jul-12 1 jam

16-Jul-12 403 0,23 0,1 3,2 6,2 5.6/6.8 30menit

17-Jul-12 1 jam 10 menit

19-Jul-12 476 0.2 0,12 3,2 6,4 5.6/6.8 25 menit

20-Jul-12 2 jam

25-Jul-12 166,8 446 0,3 0,14 7,3 3,2 6,3 6,2 1 jam 20 menit

27-Jul-12 10 menit

06-Agst-12 1 jam 45 menit

09- Agst-12 0,15 6,3 25menit

10- Agst-12 1 jam 5

15- Agst-12 180,2 6,9 1 jam 2 menit

27- Agst-12 495 4,3 0,12 3,2 6 6/7.4 55 menit

30- Agst-12 190,5 485 5,2 0,1 6,5 3,2 6,1 6.4/7.0 50 menit

Lama pengoperasian sistem untuk siklus regenerasi V 13jam 57 mnt

Gambar 2: Grafik hasil pengukuran pH pada tahapan proses pembuatan air bebas mineral

RSG-GAS untuk siklus regenerasi I

Dari Tabel 1,2,3,4 dan5 dan Gambar 2 terlihat

bahwa pH air keluaran kolom penukar kation

mengalami penurunan (air bersifat asam). Hal ini

disebabkan oleh setelah air melalui kolom resin

penukar kation, semua pengotor kation air akan

diambil/dipertukarkan dengan H+ dari resin penukar

kation, sehingga terjadi pelepasan H+ dari resin

penukar kation dan air keluaran kolom resin penukar

kation bersifat asam. Sedangkan pH air keluaran

kolom resin penukar anion mengalami kenaikan. Hal

2 2,5

3 3,5

4 4,5

5 5,5

6 6,5

7 7,5

8 8,5

9

RW kation anion mix

Har

ga

pH

Alur proses

Grafik harga pH vs alur proses

11-Mar-11 18-Mar-11 23-Mar-11 12-Apr-11 21-Apr-11

18-May-11 25-May-11 1-Jun-11 6-Jun-11 15-Jun-11


ISBN 978-979-17109-7-8

29

ini disebabkan oleh karena pada saat air melalui

kolom resin penukar anion, anion pengotor air akan

diambil/dipertukarkan dengan OH-

dari resin

penukar anion, sehingga terjadi pelepasan OH- dari

resin penukar anion oleh karena itu air setelah

melewati kolom resin penukar anion mempunyai

pH mendekati pH netral atau sedikit basa.

Selanjutnya sisa-sisa kation yang masih ada dalam

air akan dipertukarkan dengan ion H+dan sisa anion

dipertukarkan dengan ion OH- pada mixed bed

kolom resin yang berisi campuran kation resin dan

anion resin.

Konduktivitas air merupakan ukuran kemam-

puan air dalam menghantarkan arus listrik. Grafik

hasil pengukuran konduktivitas pada tahapan proses

pembuatan air bebas mineral RSG-GAS untuk siklus

regenerasi ditampilkan pada Gambar 3

Gambar 3 : Grafik hasil pengukuran konduktivitas pada tahapan proses pembuatan air bebas mineral

RSG-GAS untuk siklus regenerasi I

Dari Tabel 2 serta Gambar 3 terlihat bahwa

konduktivitas air keluaran kolom penukar kation

mengalami kenaikan . Hal ini disebabkan oleh air

pada saat melewati kolom resin penukar kation

terjadi pertukaran kation pengotor air dengan H+

dari resin penukar kation, sehingga terjadi pelepasan

ion H+

dari resin penukar kation yang mempunyai

daya hantar lebih kecil daripada kation pengotor air.

Oleh karena itu konduktivitas air keluaran kolom

resin penukar kation mengalami kenaikan.

Konduktivitas air setelah melewati kolom resin

penukar anion mengalami penurunan. Hal ini

disebabkan karena pada saat air melewati kolom

resin penukar anion terjadi pertukaran kation

pengotor air dengan ion OH- dari resin penukar

anion. Selanjutnya sisa-sisa kation yang masih ada

dalam air akan dipertukarkan dengan ion H+ dan sisa

anion dipertukarkan dengan ion OH- pada mixed bed

kolom resin yang berisi campuran kation resin dan

anion resin. sehingga air keluaran kolom resin mix-

bed telah terbebas dari mineral pengotor (air bebas

mineral) dan mempunyai konduktivitas rendah.

Apabila dilihat dalam satu siklus regenerasi terlihat

bahwa dengan bertambahnya waktu pengoperasian

sistem air bebas mineral (GCA 01) menunjukan

harga konduktivitas air keluaran resin penukar anion

mengalami kenaikan seperti terlihat pada Gambar

berikut

0,1

1

10

100

1000

RW kation anion mix

Har

ga

ko

nd

ukti

fita

s

Alur proses

harga konduktifitas vs alur proses

11-Mar-11 18-Mar-11 23-Mar-11 12-Apr-11 21-Apr-11

18-May-11 25-May-11 1-Jun-11 6-Jun-11 15-Jun-11


30

Gambar 4 : Grafik hasil pengukuran konduktivitas keluaran kolom resin penukar anion untuk

siklus regenerasi I

Gambar 5 : Grafik hasil pengukuran konduktivitas keluaran kolom resin penukar anion

untuk siklus regenerasi II

Gambar 6: Grafik hasil pengukuran konduktivitas keluaran kolom resin penukar anion

untuk siklus regenerasi III

0

1

2

3

4

5

6

Ko

nd

ukti

vit

as (

µS

/cm

)

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nd

ukti

vit

as (

µS

/cm

)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

22-D

es-1

1

24-D

es-1

1

26-D

es-1

1

28-D

es-1

1

30-D

es-1

1

01-J

an-1

2

03-J

an-1

2

05-J

an-1

2

07-J

an-1

2

09-J

an-1

2

11-J

an-1

2

13-J

an-1

2

15-J

an-1

2

17-J

an-1

2

19-J

an-1

2

21-J

an-1

2

23-J

an-1

2

25-J

an-1

2

27-J

an-1

2

29-J

an-1

2

31-J

an-1

2

02-F

eb-1

2

04-F

eb-1

2

06-F

eb-1

2

08-F

eb-1

2

10-F

eb-1

2

12-F

eb-1

2

kond

uktiv

itas

(µS

/cm

)


ISBN 978-979-17109-7-8

31


untuk siklus regenerasi IV


untuk siklus regenerasi V

Yang dimaksud dengan satu siklus regenerasi dalam

hal ini adalah waktu pengoperasian sistem dari mulai

awal pengoperasian sistem setelah resin penukar ion

diregenerasi sampai perlu dilakukan regenerasi lagi

atau siklus pengoperasian sistem air bebas mineral

dari regenerasi ke regenerasi selanjutnya.

Dari Gambar 4,5,6,7dan 8 terlihat bahwa dalam

satu siklus regenerasi, dengan bertambahnya waktu

pengoperasian sistem air bebas mineral (GCA 01),

menunjukan harga konduktivitas air keluaran resin

penukar anion mengalami kenaikan. Hal ini

berkaitan dengan kapasitas tukar ion dari resin

penukar ion.Dengan berjalannya waktu penggunaan

resin penukar ion, kemampuan tukar resin penukar

ion semakin berkurang dan lama kelamaan tidak

mampu lagi mempertukarkan ion-ion pengotor

didalam air dengan H+ maupun OH

- dari resin

penukar ion. Oleh karena reaksi pertukaran ion

berlangsung secara reversible ( bolak balik) maka

pada saat tertentu dimana kation atau anion dalam

susunan butir-butir resin penukar ion yang dipakai

itu telah habis dipertukarkan dengan kation atau

anion dalan air, maka resin penukar ion bisa

diaktifkan kembali dengan jalan meregenerasi resin

penukar ion tersebut. Pada sistem air bebas mineral

(GCA 01) RSG-GAS sebagai indikasi perlu adanya

regenerasi adalah apabila konduktivitas air keluaran


Hasil pencatatan waktu siklus pengoperasian dari

beberapa siklus regenerasi yang dilakukan pada

tahun 2011 dan 20012 untuk sistem air bebas

mineral (GCA01) untuk jalur I ditampilkan pada

Gambar 9.

0

1

2

3

4 ko

nd

ukti

vit

as (

µS

/cm

)

0

1

2

3

4

5

6

06-J

ul-1

2

08-J

ul-1

2

10-J

ul-1

2

12-J

ul-1

2

14-J

ul-1

2

16-J

ul-1

2

18-J

ul-1

2

20-J

ul-1

2

22-J

ul-1

2

24-J

ul-1

2

26-J

ul-1

2

28-J

ul-1

2

30-J

ul-1

2

01-A

gust

-12

03-A

gust

-12

05-A

gust

-12

07-A

gust

-12

09-A

gust

-12

11-A

gust

-12

13-A

gust

-12

15-A

gust

-12

17-A

gust

-12

19-A

gust

-12

21-A

gust

-12

23-A

gust

-12

25-A

gust

-12

27-A

gust

-12

29-A

gust

-12

ko

nd

ukti

vit

as (

µN

/cm

)


32

Gambar 9 : Grafik waktu pengoperasian sistem Air bebas mineral dalam satu siklus regenerasi

dari beberapa siklus pengoperasian yang dilakukan .

Dari Gambar 9 terlihat bahwa waktu

pengoperasian sistem air bebas mineral dalam satu

siklus pengoperasian dari regenerasi ke regenerasi

selanjutnya bervariasi. Hal ini menunjukan bahwa

kemampuan resin penukar ion dalam satu siklus

regenerasi bervariasi. Apabila diperhatikan dari

Tabel 1,2,3,4 dan 5 serta Gambar 9 terlihat bahwa

kemampuan tukar resin penukar ion terbesar terjadi

pada siklus regenerasi I, dimana regenerasi resin

penukar ion baru dilakukan setelah sistem air bebas

mineral beroperasi selama 19 jam sedangkan

kemampuan tukar resin penukar ion terkecil terjadi

pada siklus regenerasi III, dimana setelah sistem air

bebas mineral beroperasi selama 11 jam 23 menit

resin penukar ion sudah harus dilakukan regenerasi.

Perbedaan kemampuan tukar resin penukar ion yang

terjadi antara siklus regenerasi satu dengan yang

lainnya kemungkinan disebabkan oleh kualitas air

baku dan keberhasilan regenerasi. Kapasitas resin

penukar ion mempunyai harga tertentu, oleh karena

itu apabila kualitas air baku yang kurang baik ,

berarti semakin banyak ion pengotor yang harus

diambil oleh resin penukar ion akibatnya resin

penukar ion cepat jenuh sehingga perlu dilakukan

regenerasi. Hal ini berarti bahwa waktu

pengoperasian sistem dalam satu siklus regenerasi

adalah lebih pendek. Disamping itu kemampuan

tukar resin penukar ion dipengaruhi juga oleh

keberhasilan dari regenerasi resin penukar ion.

Regenerasi merupakan proses pengaktifan kembali

gugus fungsional resin penukar ion yang berfungsi

untuk mengambil atau mengikat ion-ion pengotor

yang berada dalam air baku . Proses regenerasi

berfungsi untuk menukarkan ion pengotor air yang

terikat pada resin dengan ion pada regeneran yang

bermuatan sama. Dimana kation pengotor yang

terikat pada resin akan dipertukarkan dengan kation

pada regeneran sedangkan anion pengotor pada resin

akan dipertukarkan dengan anion pada regeneran.

Regeneran adalah bahan kimia yang digunakan

untuk meregenerasi resin penukar ion. Bahan kimia

yang dipakai adalah larutan pekat yang berarti

mengandung banyak ion H+ atau OH

- yang dapat

dipertukarkan.Oleh karena itu apabila regenerasi

berhasil dengan baik maka pengotor air baku yang

terikat pada resin akan tergantikan semua dengan

regeneran akibatnya waktu pengoperasian sistem

dalam satu siklus regenerasi akan lebih panjang

dibanding dengan regenerasi resin penukar ion yang

kurang berhasil . Hal yang berbeda apabila kualitas

air baku tetap maka waktu pengoperasian sistem

hingga perlu dilakukan regenerasi dapat

diperkirakan.Misalnya untuk sistem air bebas

mineral (GCA 01) RSG-GAS apabila kualitas air

baku tetap maka dengan pendekatan voleme resin

akan dapat dihitung waktu satu siklus regenerasi.

Tabel 6 : Spesikasi resin pada sistem air bebas mineral (GCA 01) RSG-GAS

Kation Anion

Jenis resin Lewatit MonoPlus S 100 Lewatit MP 600 WS

Volume 250 liter 550 liter

Ionic form as, as shipped Na+ Cl

-

Total capacity 2.0 eq/l (± 41kgr/ft3) 1.15 eq/l(± 25.10 kgr/ft3

pH range 0-14 0-14

Operating temperatur 1200C 30

0C max

Regenerant HCl NaOH

Ion yang ditukar* 500 eq 632,5eq

*Dihitung dari total kapasitas x volume risin.

0

200

400

600

800

1000

1200

Regenerasi I Regenerasi II Regenerasi III Regenerasi IV Regenerasi V

wak

tu o

per

asi

(men

it)

Siklus Regenerasi


ISBN 978-979-17109-7-8

33

Dengan menggunakan rumus pendekatan volume

……………………( 6)

didapatkan Volume Produk atau volume air baku

yang dilewatkan pada resin, kemudian

dengan rumus

Vp = Q . t ………………………..……… (5)

akan didapatkan bahwa lamanya waktu perlu

dilakukan regenerasi adalah tiap 8 jam. Dalam hal

ini berbeda dengan kenyataan. Oleh karena itu

indikasi kapan dilakukanya regenerasi resin penukar

ion pada sistem air bebas mineral (GCA 01) RSG-

GAS adalah apabila konduktivitas air keluaran


KESIMPULAN

1. Kemampuan tukar resin penukar ion pada sistem

air bebas mineral (GCA 01) RSG-GAS dalam

satu siklus pengoperasian bervariasi tergantung

dari kualitas air baku dan keberhasilan regenerasi

resin penukar ion.

2. Kemampuan tukar resin penukar ion terbesar

terjadi pada siklus regenerasi I yang beroperasi

dari tanggal 11 Maret’12 s/d 17 Juni’12 dimana

regenerasi resin penukar ion baru dilakukan

setelah sistem air bebas mineral beroperasi

selama 19 jam sedangkan kemampuan tukar

resin penukar ion terkecil terjadi pada siklus

regenerasi III yang beroperasi dari 22

Desember’11 s/d 13 Februari’12 dimana

regenerasi resin penukar ion sudah harus

dilakukan setelah sistem air bebas mineral

beroperasi selama 11 jam 23menit

DAFTAR PUSTAKA

1. ANONIMOUS, Plant Description and

Operating Instruction Demineralizazion Plant

GCA 01, Interatom.

2. http://www.scribd.com/doc/21113137/Artilel-

Resin Penukar ion

3. http://www.scribd.com/doc/44680020/Presentasi

- IonExchange

4. ISMONO,Drs, Catatan kuliah Zat Penukar Ion

dan Reaksi Penukaran Ion dalamAnalisa Kimia,

Jurusan Kimia FMIPA,ITB,1988

5. PROF. KONRAD DORFNER, ANTON J.

HARTOMO, IPTEK Penukar Ion, edisi

pertama, penerbit Andi offset, Yogyakarta, 1995.

6. KEMMER, FRANK N , “The Nalco

Water Handbook second Edition”, Mc.Grow Hill Book Company 1988,

7. http://www.scribd.com/doc/77129476/

IonExchange-Tiwi

8. ANONIMOUS, “Data Pengoperasian

Demineralized Water Plant”, Sub. Bidang

Sistem Mekanik, Bidang Sistem Reaktor, Badan

Tenaga Nuklir Nasional.

http://www.scribd.com/doc/21113137/Artilel-Resin

http://www.scribd.com/doc/21113137/Artilel-Resin

http://www.scribd.com/doc/44680020/Presentasi-Resin

http://www.scribd.com/doc/44680020/Presentasi-Resin

http://www.scribd.com/doc/77129476/

analisis kemampuan resin penukar ion pada sistem...

Documents